DE102021116389A1

DE102021116389A1 - Master-slave network and method of operating a master-slave network

Info

Publication number: DE102021116389A1
Application number: DE102021116389.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Sauer
Original assignee: Ebm Papst Neo GmbH and Co KG
Current assignee: Ebm Papst Neo GmbH and Co KG
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2021-06-24
Publication date: 2022-12-29
Also published as: WO2022268444A1; EP4360264A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Master-Slave-Netzwerk und ein Verfahren zu dessen Betrieb. Das Master-Slave-Netzwerk weist eine Busleitung (11) auf, an die ein Slave (12) oder mehrere Slaves (12) sowie ein Splitter (14) angeschlossen sind. Jeder Slave (12) hat einen Slave-Speicher (16), in dem veränderliche aktuelle Daten (D1, D2,... Dn) abgelegt sind. Der Splitter (14) hat einen Splitter-Speicher (17). Die Kommunikation zwischen dem Splitter (14) und dem wenigstens einen Slave (12) über die Busleitung (11) basiert vorzugsweise auf einem seriellen Kommunikationsprotokoll. Mit dem Splitter (14) sind mehrere Master (15) kommunikationsverbunden. Der Splitter (14) aktualisiert die in den Slave-Speichern (16) verfügbaren Daten (D1, D2,... Dn) wiederholt und vorzugsweise regelmäßig und stellt diese Daten (D1, D2,... Dn) in seinem Splitter-Speicher (17) bereit. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass Anfragen (A1, A2) der Master (15) auf zumindest einen Teil der Daten (D1, D2,... Dn) zeitlich parallel durch den Splitter (14) bearbeitet werden können. Ein Weiterleiten der Anfragen (A1, A2) an die Slaves (12) entfällt.The invention relates to a master-slave network and a method for its operation. The master-slave network has a bus line (11) to which a slave (12) or several slaves (12) and a splitter (14) are connected. Each slave (12) has a slave memory (16) in which variable current data (D1, D2, . . . Dn) are stored. The splitter (14) has a splitter memory (17). The communication between the splitter (14) and the at least one slave (12) via the bus line (11) is preferably based on a serial communication protocol. Several masters (15) are connected to the splitter (14) for communication. The splitter (14) repeatedly and preferably regularly updates the data (D1, D2,...Dn) available in the slave memories (16) and places this data (D1, D2,...Dn) in its splitter memory (17) ready. This makes it possible for requests (A1, A2) from the master (15) for at least some of the data (D1, D2, . . . Dn) to be processed in parallel by the splitter (14). There is no forwarding of the requests (A1, A2) to the slaves (12).

Description

Die Erfindung betrifft ein Master-Slave-Netzwerk mit einer Busleitung, an die wenigstens ein Teilnehmer angeschlossen ist, der einen Slave bildet. In jedem Slave sind aktuelle Daten verfügbar. Zumindest mittelbar ist an die Busleitung ein Teilnehmer angeschlossen, der einen Master bildet. Der Master kann bei Bedarf eine Anfrage an einen Slave richten, um dessen Daten abzufragen, insbesondere die aktuellen Daten in einem flüchtigen Speicher, wie etwa einem Register des Slaves.The invention relates to a master-slave network with a bus line to which at least one participant, which forms a slave, is connected. Current data is available in each slave. A subscriber, which forms a master, is connected at least indirectly to the bus line. If necessary, the master can send a request to a slave to query its data, in particular the current data in a volatile memory, such as a register of the slave.

Wenn die Kommunikation über die Busleitung anhand eines seriellen Protokolls erfolgt, kann jeweils nur ein Master auf die Busleitung zugreifen. Würden mehrere Master gleichzeitig über die Busleitung Anfragen senden, kann es zu Kommunikationskonflikten auf der Busleitung kommen.If communication over the bus line is based on a serial protocol, only one master can access the bus line at a time. If several masters send requests via the bus line at the same time, communication conflicts can occur on the bus line.

Für ein serielles Kommunikationsprotokoll, z.B. dem Modbus-Kommunikationsprotokoll, sind Lösungen bekannt, um das Anschließen von mehreren Mastern zu ermöglichen. Beispielsweise vertreibt die Firma ADFweb.com S.r.L. einen Master-MultiSlave-Converter zur Verwendung mit einem Modbus (Produktbezeichnung HD67146). Damit ist es möglich, mehrere Master in das Master-Slave-Netzwerk zu integrieren.For a serial communication protocol, e.g. the Modbus communication protocol, solutions are known to enable the connection of multiple masters. For example, the company ADFweb.com S.r.L. a master-multislave converter for use with a Modbus (product designation HD67146). This makes it possible to integrate several masters into the master-slave network.

Nachteilig bei den bisher bekannten Lösungen ist, dass bei sich zumindest zeitlich überlappenden Anfragen durch mehrere Master der Splitter bzw. Hub die Anfragen nach dem zeitlichen Eingang sequentiell bearbeitet, was zu großen Zeitverzögerungen bei der Übermittlung der Antwort auf eine Anfrage führen kann.A disadvantage of the previously known solutions is that if there are at least temporally overlapping requests from a number of masters, the splitter or hub processes the requests sequentially according to the time of receipt, which can lead to large time delays in the transmission of the response to a request.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Integration mehrerer Master in ein Master-Slave-Netzwerk zu verbessern.Proceeding from the prior art, it is an object of the present invention to improve the integration of multiple masters in a master-slave network.

Diese Aufgabe wird durch ein Master-Slave-Netzwerk mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Master-Slave-Netzwerks mit den Merkmalen des Patentanspruches 9 gelöst.This object is achieved by a master-slave network having the features of patent claim 1 and a method for operating a master-slave network having the features of patent claim 9.

Das Master-Slave-Netzwerk weist eine Busleitung auf, an die wenigstens ein Slave und insbesondere mehrere Slaves angeschlossen sind. Ein Slave kann beispielsweise ein Feldgerät sein. Jeder Slave hat einen Slave-Speicher. Bei dem Slave-Speicher kann es sich um ein Register eines Prozessors, einen Cache-Speicher oder einen anderen Speicher handeln, in dem aktuelle, veränderliche Daten des Slaves gespeichert sind, beispielsweise aktuelle Betriebsdaten. In dem Slave-Speicher können beispielsweise Messdaten von Sensoren des Slaves bzw. Feldgeräts enthalten sein. Der Slave-Speicher ist insbesondere ein flüchtiger Speicher, beispielsweise ein flüchtiger Halbleiterspeicher.The master-slave network has a bus line to which at least one slave and in particular a number of slaves are connected. A slave can be a field device, for example. Each slave has a slave memory. The slave memory can be a register of a processor, a cache memory or another memory in which current variable data of the slave is stored, for example current operational data. For example, measurement data from sensors of the slave or field device can be contained in the slave memory. The slave memory is in particular a volatile memory, for example a volatile semiconductor memory.

Mit der Busleitung ist ein Splitter kommunikationsverbunden, bevorzugt genau ein Splitter. Die Kommunikation zwischen dem Splitter und dem wenigstens einen Slave basiert auf einem definierten Kommunikationsprotokoll, insbesondere einem seriellen Kommunikationsprotokoll, wie beispielsweise dem Modbus-Protokoll. Zum Anschluss an die Busleitung weisen vorzugsweise jeder Slave und der Splitter eine serielle Schnittstelle auf, beispielsweise eine Schnittstelle des Typs RS-485.A splitter is communication-connected to the bus line, preferably exactly one splitter. The communication between the splitter and the at least one slave is based on a defined communication protocol, in particular a serial communication protocol such as the Modbus protocol. For connection to the bus line, each slave and the splitter preferably have a serial interface, for example an RS-485 interface.

Zu dem Master-Slave-Netzwerk gehören auch mehrere Master, die jeweils mit dem Splitter kommunikationsverbunden sind. Die Kommunikationsverbindung zwischen dem Splitter und den Mastern kann auf einer beliebigen Topologie basieren. Das Kommunikationsprotokoll der Kommunikation zwischen den Mastern und dem Splitter kann dem Kommunikationsprotokoll der Kommunikation über die Busleitung entsprechen, kann aber auch davon verschieden sein. Die Master sind ausschließlich über den Splitter und nicht direkt an die Busleitung angeschlossen.The master-slave network also includes multiple masters, each of which is communicatively coupled to the splitter. The communication link between the splitter and the masters can be based on any topology. The communication protocol of the communication between the masters and the splitter can correspond to the communication protocol of the communication via the bus line, but can also be different. The masters are only connected via the splitter and not directly to the bus line.

Der Splitter kann auch als Hub bezeichnet werden und ist dazu eingerichtet, Anfragen der Master zu bearbeiten, um die Netzwerk-Kommunikation zu verbessern und insbesondere zu beschleunigen. Der Splitter hat hierzu einen Splitter-Speicher, in den Daten für die Übermittlung an die Master bereitgestellt werden. Der Splitter ist dazu eingerichtet, den Dateninhalt des Splitter-Speichers regelmäßig zu aktualisieren, so dass der Dateninhalt des Splitter-Speichers nach der Aktualisierung mit den Daten in dem wenigstens einen Slave-Speicher und insbesondere den mehreren Slave-Speichern übereinstimmt, die dort zum Zeitpunkt der Aktualisierung gespeichert waren.The splitter can also be referred to as a hub and is set up to process requests from the master in order to improve and, in particular, accelerate network communication. For this purpose, the splitter has a splitter memory in which data are made available for transmission to the master. The splitter is set up to update the data content of the splitter memory regularly, so that the data content of the splitter memory after the update matches the data in the at least one slave memory and in particular the multiple slave memories that are there at the time the update were saved.

Somit wird der gesamte Datenbestand aller vorhandenen Slave-Speicher für den Zugriff bzw. die Übermittlung an die Master im Splitter bereitgestellt. Der Splitter kann seinen Datenbestand zyklisch aktualisieren. Anfragen nach zumindest einem Teil der Daten von dem einen Slave oder mehrerer vorhandener Slaves können direkt durch den Splitter beantwortet werden. Eine im Splitter eingehende Anfrage eines Masters wird daher nicht an die Slaves weitergeleitet und deren Antwort muss dann nicht abgewartet und an den anfragenden Master weitergeleitet werden. Der Splitter ist dadurch in der Lage, Anfragen von zwei oder mehr Mastern zeitlich überlappend bzw. gleichzeitig zu bearbeiten. Dadurch lässt sich die durchschnittliche Latenz bzw. Antwortzeit zwischen dem Empfang einer Anfrage eines Masters und dem Übermitteln einer Antwort auf dieser Anfrage gegenüber bisherigen Lösungen deutlich reduzieren.In this way, the entire database of all existing slave memories is made available for access or transmission to the master in the splitter. The splitter can update its database cyclically. Requests for at least part of the data from the one slave or from a number of existing slaves can be answered directly by the splitter. A request from a master that arrives in the splitter is therefore not forwarded to the slaves and their response does not have to be waited for and forwarded to the requesting master. The splitter is thus able to process requests from two or more masters with a time overlap or at the same time. This allows the average latency or response time between receiving a request from a master and transmitting a response to the significantly reduce this request compared to previous solutions.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann zur Kommunikation zwischen dem Splitter und dem wenigstens einen Slave ein standardisiertes, serielles Kommunikationsprotokoll verwendet werden. Das Kommunikationsprotokoll muss nicht einem De-jure-Standard entsprechen, sondern kann auch ein De-facto-Standard sein, wie es beim Modbus- Kommunikationsprotokoll der Fall sein kann. Das Kommunikationsprotokoll kann bei einem Ausführungsbeispiel dem Kommunikationsprotokoll „Modbus-TCP“ oder „Modbus-RTU“ entsprechen, das in IEC 61158 definiert ist.In a preferred embodiment, a standardized, serial communication protocol can be used for communication between the splitter and the at least one slave. The communication protocol need not conform to a de jure standard, but can be a de facto standard, as can be the case with the Modbus communication protocol. In one embodiment, the communication protocol may correspond to the “Modbus-TCP” or “Modbus-RTU” communication protocol defined in IEC 61158.

Insbesondere gestattet das Kommunikationsprotokoll über die Busleitung ausschließlich eine serielle Kommunikation.In particular, the communication protocol only allows serial communication via the bus line.

Jeder Slave kann ein Feldgerät sein. Das Feldgerät kann wenigstens einen Aktuator und/oder wenigstens einen Sensor aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist zumindest eines der Feldgeräte ein Ventilator. Ein Feldgerät kann einen Sensor aufweisen oder ausschließlich durch einen Sensor gebildet sein, beispielsweise einen Drucksensor, einen Volumenstromsensor oder einen Temperatursensor. Ein Feldgerät kann beispielsweise auch eine Stelleinrichtung aufweisen oder durch eine Stelleinrichtung gebildet sein, wie beispielsweise ein Ventil, eine Drossel oder eine einstellbare Klappe eines Raumluftsystems. Sämtliche Feldgeräte bzw. Slaves können Bestandteil eines gemeinsamen Systems sein, beispielsweise eines Raumluftsystems oder Heizungssystems oder Gebäudemanagementsystems oder einer gemeinsamen Klimatisierungsanlage.Each slave can be a field device. The field device can have at least one actuator and/or at least one sensor. In one embodiment, at least one of the field devices is a fan. A field device can have a sensor or can be formed exclusively by a sensor, for example a pressure sensor, a volume flow sensor or a temperature sensor. A field device can, for example, also have a control device or be formed by a control device, such as a valve, a throttle or an adjustable flap of a room air system. All field devices or slaves can be part of a common system, for example a room air system or heating system or building management system or a common air conditioning system.

Bevorzugt ist der Splitter dazu eingerichtet, mehrere Anfragen mehrerer Master nach Daten von einem Slave oder von mehreren Slaves zumindest zeit- bzw. phasenweise gleichzeitig zu beantworten. Somit können Anfragen parallel im Splitter bearbeitet und beantwortet werden.The splitter is preferably set up to answer several requests from several masters for data from one slave or from several slaves at the same time, at least at times or in phases. In this way, inquiries can be processed and answered in parallel in the splitter.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Splitter dazu eingerichtet, die Daten aus sämtlichen vorhandenen Slave-Speichern wiederholt, insbesondere zyklisch, teilweise oder vollständig zu kopieren. Der Splitter beispielsweise dazu eingerichtet sein, den Datenbestand im Splitter-Speicher mit dem Datenbestand im wenigstens einen Slave-Speicher wiederholt und insbesondere zyklisch zu vergleichen und lediglich geänderte Daten zu kopieren. Es ist auch möglich, dass die der Splitter und/oder die Master dazu eingerichtet sind, die im Rahmen der Anfragen zu übertragenden Daten und/oder Speicherinhalte zu definieren. Hierzu könnte in den Mastern und/oder im Splitter eine Einstellmöglichkeit vorhanden sein, die beispielsweise bestimmte Speicherplätze bzw. Register in dem wenigstens einen Slave definiert, deren Inhalte an zumindest einen der Mater übermittelt werden sollen. Das wiederholte Aktualisieren bzw. Kopieren der Daten aus den vorhandenen Slave-Speichern kann dann auf die definierten Daten in den Slave-Speichern beschränkt werden, was die Effizienz der Datenaktualisierung weiter verbessert. Mit allen genannten Möglichkeiten lässt sich der Datenbestand im Splitter-Speicher aktualisieren.In a preferred embodiment, the splitter is set up to copy the data repeatedly, in particular cyclically, partially or completely, from all existing slave memories. The splitter can be set up, for example, to repeatedly and in particular cyclically compare the database in the splitter memory with the database in the at least one slave memory and only to copy changed data. It is also possible for the splitters and/or the masters to be set up to define the data and/or memory contents to be transmitted as part of the requests. For this purpose, a setting option could be present in the masters and/or in the splitter, which, for example, defines certain memory locations or registers in the at least one slave, the contents of which are to be transmitted to at least one of the masters. The repeated updating or copying of the data from the existing slave memories can then be restricted to the defined data in the slave memories, which further improves the efficiency of the data update. The database in the splitter memory can be updated with all the options mentioned.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Master-Slave-Netzwerks kann irgendein vorstehend beschriebenes Ausführungsbeispiel eines Master-Slave-Netzwerks verwenden. Zumindest weist das Master-Slave-Netzwerk die Busleitung, einen oder mehrere Slaves, einen Splitter und mehrere Master auf. Die Master sind lediglich indirekt über den Splitter und die Busleitung mit dem wenigstens einen Slave kommunikationsverbunden. Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet wie folgt:A method according to the invention for operating a master-slave network can use any embodiment of a master-slave network described above. At least the master-slave network has the bus line, one or more slaves, a splitter and several masters. The masters are only indirectly communication-connected to the at least one slave via the splitter and the bus line. The method according to the invention works as follows:

Der Splitter gleicht im Splitter bereitgestellte Daten regelmäßig mit den Daten in den wenigstens einen Slave ab, wobei der Datenbestand im Splitter zumindest teilweise verändert werden kann, so dass nach der Aktualisierung der Dateninhalt im Splitter dem Dateninhalt in dem wenigstens einen Slave entspricht. Empfängt der Splitter eine Anfrage von einem Master oder von mehreren Mastern, wird diese Anfrage nicht an den betreffenden Slave oder die betreffenden Slaves weitergeleitet, sondern im Splitter bearbeitet. Der Splitter übermittelt auf die Anfrage die angefragten Daten aus seinem eigenen Datenbestand an den Master, der die Anfrage übermittelt hat. Wie bereits erläutert, können dadurch Anfragen von mehreren Mastern parallel im Splitter bearbeitet werden.The splitter regularly compares the data provided in the splitter with the data in the at least one slave, with the database in the splitter being able to be changed at least partially so that after the update the data content in the splitter corresponds to the data content in the at least one slave. If the splitter receives a request from one or more masters, this request is not forwarded to the relevant slave or slaves, but processed in the splitter. In response to the request, the splitter transmits the requested data from its own database to the master that sent the request. As already explained, requests from several masters can be processed in parallel in the splitter.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Master-Slave-Netzwerks,
2 eine schematische Bearbeitung von Anfragen mehrerer Master basierend auf einem erfindungsgemäßen Verfahren,
3 eine schematische Darstellung des Ablaufs von Anfragen mehrerer Master in einem Master-Slave-Netzwerk gemäß dem Stand der Technik und
4 eine schematische Darstellung die Bereitstellung von Daten im Splitter für mehrere an den Splitter angeschlossene Master.

Advantageous embodiments of the invention result from the dependent patent claims, the description and the drawings. Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in detail below with reference to the attached drawings. In the drawings show:

1 a block diagram of an embodiment of a master-slave network,
2 a schematic processing of requests from multiple masters based on a method according to the invention,
3 a schematic representation of the flow of requests from multiple masters in a master-slave network according to the prior art and
4 a schematic representation of the provision of data in the splitter for multiple masters connected to the splitter.

In 1 ist schematisch ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Master-Slave-Netzwerks 10 dargestellt. Das Master-Slave-Netzwerk hat eine Busleitung 11. An die Busleitung 11 sind mehrere Slaves 12 jeweils über eine Busschnittstelle 13 angeschlossen. Die Busschnittstelle 13 ist beim Ausführungsbeispiel eine serielle Schnittstelle, beispielsweise des Typs RS-485.In 1 A block diagram of an exemplary embodiment of a master-slave network 10 is shown schematically. The master-slave network has a bus line 11. A plurality of slaves 12 are each connected to the bus line 11 via a bus interface 13. FIG. In the exemplary embodiment, the bus interface 13 is a serial interface, for example of the RS-485 type.

An die Busleitung ist außerdem ein Hub oder Splitter 14 angeschlossen. Der Splitter 14 kann hierfür dieselbe Busschnittstelle 13 aufweisen, wie die Slaves 12.A hub or splitter 14 is also connected to the bus line. For this purpose, the splitter 14 can have the same bus interface 13 as the slaves 12.

Über die Busleitung 11 ist der Splitter 14 mit den Slaves 12 kommunikationsverbunden. Die Kommunikation entspricht einem standardisierten Kommunikationsprotokoll, beispielsgemäß einem seriellen Kommunikationsprotokoll. Das Kommunikationsprotokoll kann beispielsweise dem Modbus-Standard oder einem anderen seriellen Kommunikationsstandard entsprechen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise das Kommunikationsprotokoll „Modbus TCP“ verwendet werden, das in IEC 61158 definiert ist.The splitter 14 is communicatively connected to the slaves 12 via the bus line 11 . The communication corresponds to a standardized communication protocol, for example a serial communication protocol. The communication protocol can, for example, correspond to the Modbus standard or another serial communication standard. For example, in one embodiment, the communication protocol "Modbus TCP" defined in IEC 61158 can be used.

Mit dem Splitter 14 sind mehrere Master 15 kommunikationsverbunden, beispielsweise über eine drahtgebundene oder eine drahtlose Kommunikationsverbindung. Jeder Master 15 kann dabei direkt über eine separate Kommunikationsverbindung mit dem Splitter 14 kommunikationsverbunden sein. Eine unmittelbare Kommunikationsverbindung zwischen den Mastern 15 und den Slaves 12 besteht nicht. Die Verbindung zwischen den Mastern 15 und der Busleitung 11 ist ausschließlich mittelbar über den Splitter 14 realisiert.A plurality of masters 15 are communicatively connected to the splitter 14, for example via a wired or wireless communication link. In this case, each master 15 can be directly communication-connected to the splitter 14 via a separate communication link. There is no direct communication link between the masters 15 and the slaves 12 . The connection between the masters 15 and the bus line 11 is implemented exclusively indirectly via the splitter 14 .

Die Kommunikation zwischen den Mastern 15 und dem Splitter 14 kann auf irgendeinem geeigneten Kommunikationsprotokoll basieren und muss nicht dem seriellen Kommunikationsprotokoll entsprechen, das für die Kommunikation zwischen dem Splitter 14 und den Slaves 12 über die Busleitung 11 verwendet wird.The communication between the masters 15 and the splitter 14 can be based on any suitable communication protocol and need not correspond to the serial communication protocol used for communication between the splitter 14 and the slaves 12 over the bus line 11 .

Zumindest die Slaves 12 und zumindest einer der Masert 15 des Master-Slave-Netzwerks 10 können beispielsweise Bestandteil eines Gebäudemanagementsystems, eines Raumluftsystems, eines Heizungssystems, eines Klimatisierungssystems, usw. sein. Die Slaves 12 können beispielsweise jeweils durch ein an die Busleitung 11 angeschlossenes Feldgerät gebildet sein, wobei die Feldgeräte abhängig von der Anwendung unterschiedliche Funktionen und unterschiedliche Ausgestaltungen haben. Beispielsweise kann ein Slave 12 bzw. ein Feldgerät wenigstens einen Aktuator und/oder wenigstens einen Sensor aufweisen. Ein Beispiel für ein Feldgerät ist ein Ventilator, eine Pumpe, ein Ventil, ein Stellglied für eine Drossel bzw. eine Klappe oder dergleichen sein, jeweils mit oder ohne wenigstens einem zugeordneten Sensor.At least the slaves 12 and at least one of the masters 15 of the master-slave network 10 can be part of a building management system, a room air system, a heating system, an air conditioning system, etc., for example. The slaves 12 can, for example, each be formed by a field device connected to the bus line 11, the field devices having different functions and different configurations depending on the application. For example, a slave 12 or a field device can have at least one actuator and/or at least one sensor. An example of a field device is a fan, a pump, a valve, an actuator for a throttle or a flap or the like, each with or without at least one associated sensor.

Die Anzahl der Slaves 12 kann variieren. Das Master-Slave-Netzwerk 10 weist zumindest einen und vorzugsweise mehrere Slaves 12 auf. Auch die Anzahl der Splitter 14 und der an einen gemeinsamen Splitter 14 angeschlossenen Master 15 kann abweichend von dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel variieren.The number of slaves 12 can vary. The master-slave network 10 has at least one and preferably a plurality of slaves 12 . The number of splitters 14 and masters 15 connected to a common splitter 14 can also vary in deviation from the illustrated and described exemplary embodiment.

Jeder Slave 12 hat einen Slave-Speicher 16, insbesondere einen flüchtigen Speicher. Der Slave-Speicher 16 kann beispielsweise ein flüchtiger Halbleiterspeicher sein. Beim Ausführungsbeispiel ist der Slave-Speicher 16 durch einen Registerspeicher eines Prozessors des jeweiligen Slaves 12 gebildet. Jeder Slave-Speicher 16 enthält veränderliche Daten D1, D2, Dn, die den aktuellen und/oder gewünschten Betriebszustand des jeweiligen Slaves 12 charakterisieren. Beispielsweise können die Daten Sollwerte, Istwerte, veränderlich vorgegebene Parameter, usw. enthalten.Each slave 12 has a slave memory 16, in particular a volatile memory. The slave memory 16 can be a volatile semiconductor memory, for example. In the exemplary embodiment, the slave memory 16 is formed by a register memory of a processor in the respective slave 12 . Each slave memory 16 contains changeable data D1, D2, Dn that characterize the current and/or desired operating state of the respective slave 12. For example, the data can contain target values, actual values, variably specified parameters, and so on.

Der Splitter 14 verfügt über einen Splitter-Speicher 17, der beispielsweise ebenfalls als flüchtiger Halbleiterspeicher ausgebildet sein kann.The splitter 14 has a splitter memory 17, which can also be designed as a volatile semiconductor memory, for example.

Der Splitter 14 ist dazu eingerichtet, den Splitter-Speicher 17 wiederholt und insbesondere zyklisch zu aktualisieren und dazu die zum Aktualisierungszeitpunkt vorhandenen Daten D1, D2,... Dn aus den Slave-Speichern 16 in den Splitter-Speicher 17 zu kopieren. Der Splitter 14 kann im Rahmen der Aktualisierung jeweils sämtliche Daten D1, D2,... Dn aus allen Slave-Speichern 16 in den Splitter-Speicher 17 kopieren oder er kann lediglich die Daten aus den Slave-Speichern 16 auslesen und in den Splitter-Speicher 17 kopieren, die sich seit der vorhergehenden Aktualisierung verändert haben. Eine weitere Alternative der Datenaktualisierung ist nur einen in den Mastern 15 und/oder dem Splitter 14 definierten Teil der insgesamt verfügbaren Daten im Rahmen der Aktualisierung aus den Slave-Speichern 16 in den Splitter-Speicher 17 zu kopieren. Nach der Aktualisierung enthält der Splitter-Speicher 17 die Daten D1, D2,... Dn aus den Slave-Speichern 16, die dort zum Zeitpunkt der Aktualisierung gespeichert waren.The splitter 14 is set up to update the splitter memory 17 repeatedly and in particular cyclically and to copy the data D1 , D2 , . As part of the update, the splitter 14 can copy all of the data D1, D2, . . . Copy memory 17 that has changed since the previous update. A further alternative for the data update is to copy only a part of the total data available, defined in the masters 15 and/or the splitter 14, from the slave memories 16 to the splitter memory 17 as part of the update. After the update, the splitter memory 17 contains the data D1, D2,...Dn from the slave memories 16 that were stored there at the time of the update.

Somit stehen im Splitter-Speicher 17 aktuelle Daten D1, D2,... Dn zur Übermittlung an die Master 15 bereit. Wie es schematisch in 4 gezeigt ist, müssen die Master 15 daher nicht mit den Slaves 12 kommunizieren, um deren Daten abzufragen, sondern können die Kommunikation auf den Splitter 14 beschränken.Current data D1, D2, . . . Dn are thus available in the splitter memory 17 for transmission to the master 15. As it is schematic in 4 is shown, the masters 15 therefore do not have to communicate with the slaves 12 in order to query their data, but can limit the communication to the splitter 14.

In 2 ist schematisch beispielhaft der Ablauf dargestellt, für eine erste Anfrage A1 eines Masters 15 (Master 1) und eine Anfrage A2 eines weiteren Masters 15 (Master 2), die von dem jeweiligen Master 15 an den Splitter 14 übermittelt werden. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die erste Anfrage A1 im Splitter 14 eingeht, werden beispielsweise gerade die Daten D1, D2,... Dn im Splitter-Speicher 17 aktualisiert. Es versteht sich, dass die erste Anfrage A1 auch zu einem anderen Zeitpunkt eingehen kann. Nachdem die Daten im Splitter-Speicher 17 aktualisiert wurden, geht die zweite Anfrage A2 ein. Die zweite Anfrage A2 hätte auch zu einem früheren Zeitpunkt eintreffen können. Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es, dass der Splitter 14 dazu eingerichtet ist, die beiden Anfragen A1, A2 zeitlich parallel zu bearbeiten. Da im Splitter 14 sämtliche Daten D1, D2,... Dn der Slaves 12 verfügbar sind, müssen die Anfragen A1, A2 nicht an die Slaves 12 weitergeleitet und deren Antwort abgewartet werden, sondern können im Splitter 14 selbst bearbeitet und eine entsprechende Antwort auf die erste Anfrage A1 an den einen Master 15 (erster Master M1) und eine Antwort auf die Anfrage A2 an den anderen Master 15 (zweiter Master M2) übermittelt werden.In 2 the sequence is shown schematically as an example for a first request A1 from a master 15 (master 1) and a request A2 from another master 15 (master 2), which are transmitted from the respective master 15 to the splitter 14. At the point in time at which the first request A1 arrives in the splitter 14, the data D1, D2, . . . Dn in the splitter memory 17 are being updated, for example. It goes without saying that the first request A1 can also be received at a different point in time. After the data in the splitter memory 17 has been updated, the second request A2 is received. The second query A2 could also have arrived at an earlier point in time. What is essential in the method according to the invention is that the splitter 14 is set up to process the two queries A1, A2 in parallel. Since all the data D1, D2, ... Dn of the slaves 12 are available in the splitter 14, the requests A1, A2 do not have to be forwarded to the slaves 12 and their response awaited, but can be processed in the splitter 14 itself and a corresponding response to the first request A1 to the one master 15 (first master M1) and a response to the request A2 to the other master 15 (second master M2) are transmitted.

Durch dieses Vorgehen lässt sich die durchschnittliche Zeitverzögerung bzw. Latenz zwischen dem Empfangen einer Anfrage von einem der Master 15 und dem Übermitteln einer Antwort an den betreffenden Master 15 durch den Splitter 14 reduzieren.This procedure makes it possible to reduce the average time delay or latency between the receipt of a request from one of the masters 15 and the transmission of a response to the relevant master 15 by the splitter 14 .

Wenn einer der Master 15 einen Schreibbefehl an den Splitter 14 übermittelt, wird der Schreibbefehl (Datenübertragung vom Master 15 zu wenigstens einem der Slaves 12) durch den Splitter 14 schnellstmöglich an den wenigstens einen betroffen Slave 12 weitergeleitet, um die vom Master 15 übermittelten Daten im Slave-Speicher 16 des Slaves 12 abzuspeichern.If one of the master 15 transmits a write command to the splitter 14, the write command (data transmission from the master 15 to at least one of the slaves 12) is forwarded by the splitter 14 to the at least one affected slave 12 as quickly as possible in order to process the data transmitted by the master 15 in the Store slave memory 16 of the slave 12.

Im Vergleich dazu zeigt 3 eine schematische Darstellung des Ablaufs bei einer Ausführung des Master-Slave-Netzwerks gemäß dem Stand der Technik. Die Anfragen A1, A2 der Master 15 werden beim Stand der Technik gemäß 3 nicht im Splitter 14 bearbeitet, sondern lediglich an den Slave 12 oder die Slaves 12 weitergeleitet, die die Anfrage A1 bzw. A2 betrifft. Wegen der seriellen Kommunikation über die Busleitung 11 wird die zeitlich nach der ersten Anfrage A1 vom Splitter 14 empfangene zweite Anfrage A2 zunächst nicht weitergeleitet, sondern es wird abgewartet, bis der oder die Slaves 12 die erste Anfrage A1 bearbeitet und eine entsprechende Antwort an den Splitter 14 übermittelt haben. Nachdem der Splitter 14 die Antwort auf die Anfrage A1 an den einen Master 15 (erster Master M1) weitergeleitet hat, wird dann im Anschluss die zweite Anfrage A2 an den oder die betreffenden Slaves 12 zur Bearbeitung weitergeleitet. Nach der Bearbeitung der zweiten Anfrage A2 durch den oder die Slaves 12 empfängt der Splitter 14 die Antwort auf die zweite Anfrage A2 und leitet diese an den anderen Master 15 (zweiter Master M2) weiter. Es ist ersichtlich, dass sich hierbei größere Zeitverzögerungen zwischen einer Anfrage (beispielsweise zweite Anfrage A2) und der entsprechenden Antwort ergeben können, verglichen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie es beispielhaft schematisch anhand von 2 veranschaulicht und vorstehend erläutert wurde.In comparison, shows 3 a schematic representation of the sequence in an embodiment of the master-slave network according to the prior art. The requests A1, A2 of the master 15 are in accordance with the prior art 3 not processed in the splitter 14, but only forwarded to the slave 12 or the slaves 12, which concerns the request A1 or A2. Because of the serial communication via the bus line 11, the second request A2 received from the splitter 14 after the first request A1 is initially not forwarded, but instead there is a wait until the slave or slaves 12 processes the first request A1 and a corresponding response to the splitter 14 have submitted. After the splitter 14 has forwarded the response to the query A1 to the one master 15 (first master M1), the second query A2 is then forwarded to the relevant slave or slaves 12 for processing. After the second request A2 has been processed by the slave(s) 12, the splitter 14 receives the response to the second request A2 and forwards it to the other master 15 (second master M2). It can be seen that this can result in greater time delays between a request (for example second request A2) and the corresponding response compared to the method according to the invention, as is shown schematically by way of example in FIG 2 illustrated and discussed above.

Die Erfindung betrifft ein Master-Slave-Netzwerk und ein Verfahren zu dessen Betrieb. Das Master-Slave-Netzwerk weist eine Busleitung 11 auf, an die ein Slave 12 oder mehrere Slaves 12 sowie ein Splitter 14 angeschlossen sind. Jeder Slave 12 hat einen Slave-Speicher 16, in dem veränderliche aktuelle Daten D1, D2,... Dn abgelegt sind. Der Splitter 14 hat einen Splitter-Speicher 17. Die Kommunikation zwischen dem Splitter 14 und dem wenigstens einen Slave 12 über die Busleitung 11 basiert vorzugsweise auf einem seriellen Kommunikationsprotokoll. Mit dem Splitter 14 sind mehrere Master 15 kommunikationsverbunden. Der Splitter 14 aktualisiert die in den Slave-Speichern 16 verfügbaren Daten D1, D2,... Dn wiederholt und vorzugsweise regelmäßig und stellt diese Daten D1, D2,... Dn in seinem Splitter-Speicher 17 bereit. Dadurch besteht die Möglichkeit, dass Anfragen A1, A2 der Master 15 auf zumindest einen Teil der Daten D1, D2,... Dn zeitlich parallel durch den Splitter 14 bearbeitet werden können. Ein Weiterleiten der Anfragen A1, A2 an die Slaves 12 entfällt.The invention relates to a master-slave network and a method for its operation. The master-slave network has a bus line 11 to which a slave 12 or more slaves 12 and a splitter 14 are connected. Each slave 12 has a slave memory 16 in which variable current data D1, D2, . . . Dn are stored. The splitter 14 has a splitter memory 17. The communication between the splitter 14 and the at least one slave 12 via the bus line 11 is preferably based on a serial communication protocol. Multiple masters 15 are communicatively connected to the splitter 14 . The splitter 14 repeatedly and preferably regularly updates the data D1, D2, . . . Dn available in the slave memories 16 and makes these data D1, D2, . This makes it possible for queries A1, A2 from the master 15 to be processed in parallel by the splitter 14 for at least part of the data D1, D2, . . . Dn. The requests A1, A2 are not forwarded to the slaves 12.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Master-Slave-Netzwerkmaster-slave network
1111: Busleitungbus line
1212: Slaveslaves
1313: Busschnittstellebus interface
1414: Splittersplinters
1515: Mastermaster
1616: Slave-Speicherslave memory
1717: Splitter-Speicher splitter storage
A1A1: erste Anfragefirst request
A2A2: zweite Anfragesecond request
D1-DnD1-Dn: DatenData
M1M1: erster Masterfirst master
M2M2: zweiter Mastersecond master
tt: Zeittime

Claims

Master-Slave-Netzwerk (10) aufweisend: - eine Busleitung (11), -wenigstens einen mit der Busleitung (11) kommunikationsverbundenen Slave (12), wobei jeder Slave (12) einen Slave-Speicher (16) aufweist, - einen mit der Busleitung (11) kommunikationsverbundenen Splitter (14), der einen Splitter-Speicher (17) aufweist und der dazu eingerichtet ist, den Splitter-Speicher (17) regelmäßig zu aktualisieren, um die zum Zeitpunkt der Aktualisierung aktuell in dem wenigstens einen Slave-Speicher (16) vorhandenen Daten (D1, D2,... Dn) im Splitter-Speicher (17) bereitzustellen, -mehrere mit dem Splitter (14) kommunikationsverbundene Master (15), wobei der Splitter (14) dazu eingerichtet ist auf Anfrage eines Masters (15) oder mehrerer Master (15) zumindest ein Teil der im Splitter-Speicher (17) vorhandenen Daten (D1, D2,... Dn) vom Splitter (14) an den Master (15) oder die Master (15) zu übermitteln.Master-slave network (10) comprising: - a bus line (11), - at least one slave (12) communication-connected to the bus line (11), each slave (12) having a slave memory (16), - A with the bus line (11) communicatively connected splitter (14), which has a splitter memory (17) and is set up to update the splitter memory (17) regularly to the time of the update currently in the at least to provide a slave memory (16) with existing data (D1, D2, ... Dn) in the splitter memory (17), - several masters (15) connected to the splitter (14) for communication, the splitter (14) being set up to release at least part of the data present in the splitter memory (17) upon request of a master (15) or several masters (15) D1, D2,... Dn) from the splitter (14) to the master (15) or masters (15).

Master-Slave-Netzwerk nach Anspruch 1, wobei die Kommunikation zwischen dem Splitter (14) und dem wenigstens einen Slave (12) über die Busleitung (11) auf einem standardisierten Kommunikationsprotokoll erfolgt.master-slave network claim 1 , wherein the communication between the splitter (14) and the at least one slave (12) via the bus line (11) takes place on a standardized communication protocol.

Master-Slave-Netzwerk nach Anspruch 2, wobei das Kommunikationsprotokoll für eine serielle Kommunikation eingerichtet ist.master-slave network claim 2 , wherein the communication protocol is set up for serial communication.

Master-Slave-Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Slave-Speicher (16) des wenigstens einen Slaves (12) und/oder der Splitter-Speicher (17) ein flüchtiger Speicher ist.Master-slave network according to one of the preceding claims, wherein the slave memory (16) of the at least one slave (12) and/or the splitter memory (17) is a volatile memory.

Master-Slave-Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Slave-Speicher (16) des wenigstens einen Slaves (12) und/oder der Splitter-Speicher (17) ein Halbleiterspeicher ist.Master-slave network according to one of the preceding claims, wherein the slave memory (16) of the at least one slave (12) and/or the splitter memory (17) is a semiconductor memory.

Master-Slave-Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Slave-Speicher (16) ein Cache-Speicher oder Register-Speicher des jeweiligen Slaves (12) ist.A master-slave network as claimed in any preceding claim, wherein each slave memory (16) is a cache memory or register memory of the respective slave (12).

Master-Slave-Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Splitter (14) dazu eingerichtet ist, mehrere Anfragen (A1, A2) mehrerer Master (15) zu Daten (D1, D2,... Dn) des wenigstens einen Slaves (12) parallel zu bearbeiten.Master-slave network according to one of the preceding claims, wherein the splitter (14) is set up to receive multiple requests (A1, A2) from multiple masters (15) for data (D1, D2,... Dn) of the at least one slave ( 12) to process in parallel.

Master-Slave-Netzwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Splitter (14) dazu eingerichtet ist, die Daten (D1, D2,... Dn) aus sämtlichen vorhandenen Slave-Speichern (16) wiederholt teilweise oder vollständig zu kopieren.Master-slave network according to one of the preceding claims, wherein the splitter (14) is set up to repeatedly partially or completely copy the data (D1, D2,...Dn) from all existing slave memories (16).

Verfahren zum Betreiben eines Master-Slave-Netzwerks (10) aufweisend eine Busleitung (11), wenigstens einen mit der Busleitung (11) kommunikationsverbundenen Slave (12), einen mit der Busleitung (11) kommunikationsverbundenen Splitter (14) und wenigstens zwei mit dem Splitter (14) kommunikationsverbundene Master (15) wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - regelmäßiges Aktualisieren von im Splitter (14) bereitgestellten Daten (D1, D2,... Dn), um die zum Zeitpunkt der Aktualisierung aktuell in dem wenigstens einen Slave-Speicher (16) vorhandenen Daten (D1, D2,... Dn) im Splitter-Speicher (17) bereitzustellen; - Übermitteln zumindest eines Teils der im Splitter (14) bereitgestellten Daten (D1, D2,... Dn) an einen oder mehrere Master (15) durch den Splitter (14) als Antwort auf eine Anfrage des einen Masters (15) oder der mehreren Master (15).Method for operating a master-slave network (10) having a bus line (11), at least one slave (12) communicating with the bus line (11), a splitter (14) communicating with the bus line (11) and at least two with the Splitter (14) communication-connected master (15), the method comprising the following steps: - Regular updating of data (D1, D2, ... Dn) provided in the splitter (14) in order to update the data (D1, D2, ... Dn ) in the splitter memory (17); - Transmitting at least part of the data (D1, D2, ... Dn) provided in the splitter (14) to one or more masters (15) through the splitter (14) in response to a request from one master (15) or the several masters (15).